Zasada działania chłodniczego osuszacza sprężonego powietrza
- Szczegóły
Sprężone powietrze jest powszechnie wykorzystywane w wielu zakładach przemysłowych ze względu na swoje bezpieczeństwo, niezawodność i ogólną dostępność. Stanowi ono doskonałą alternatywę dla energii elektrycznej i znajduje szerokie zastosowanie.
Do urządzeń uzdatniających sprężone powietrze zalicza się osuszacz sprężonego powietrza. Jest to urządzenie, które skutecznie eliminuje wodę i parę wodną z powietrza emitowanego przez sprężarkę. Wilgoć w instalacji sprężonego powietrza może prowadzić do korozji, zamarzania przewodów zewnętrznych i awarii. Profesjonalny osuszacz sprężonego powietrza zapobiega szkodliwemu wpływowi wody na instalację, unikając przerw w produkcji, serwisowania elementów instalacji i zakupu nowego sprzętu.
Technologie osuszania sprężonego powietrza
Obecnie na rynku dostępne są różne rodzaje osuszaczy sprężonego powietrza, a zasada działania każdego z nich jest nieco inna. Wyróżnia się następujące technologie osuszania: chłodnicze, adsorpcyjne, tandemowe i membranowe. Ważnym parametrem tych urządzeń jest temperatura, w której dochodzi do rozpoczęcia procesu skraplania pary wodnej przy aktualnym ciśnieniu roboczym. Znając wymagania urządzenia i posługując się specjalną tabelą, można wyczytać temperaturę punktu rosy.
Zastosowanie sprężonego powietrza w różnych branżach
Sprężone powietrze jest powszechnie stosowane w przemyśle i ma wiele zastosowań. Zapotrzebowanie na odpowiednio uzdatnione sprężone powietrze nieustannie rośnie. Główne zastosowania sprężonego powietrza to: napęd pneumatyczny, transport pneumatyczny, automatyka pneumatyczna, obróbka powierzchni, nośnik, powietrze warsztatowe i pakowanie.
Przykładowo, w przemyśle spożywczym sprężone powietrze stosuje się podczas transportu produktów, do wytwarzania azotu, obierania, krojenia i pakowania. W zakładach chemicznych wykorzystuje się je do oczyszczania, osuszania i przenoszenia produktów, tworzenia kurtyn powietrznych, wytwarzania azotu czy sterowania zaworami. W motoryzacji służy do pompowania opon, lakierowania i wielu innych prac, które wykonuje się przy użyciu narzędzi zasilanych powietrzem.
Przeczytaj także: Zastosowanie Osuszaczy Ziębniczych
W przemyśle farmaceutycznym sprężone powietrze przydaje się do oczyszczania i osuszania produktów oraz kontrolowania sprzętu podczas produkcji. Zakłady przemysłowe wykorzystują sprężone powietrze do uruchamiania różnego rodzaju narzędzi, urządzeń i sprzętu - sprzęty dźwigowe, do prac wykończeniowych, czyszczenia czy osuszania, ogrzewania i chłodzenia.
Trzeba mieć na uwadze to, że jeden osuszacz nie może służyć do zastosowania w każdym miejscu z uwagi na to, że sprężone powietrze musi być pozbawione w wymaganym stopniu zanieczyszczeń i wody. W związku z tym kupując osuszacz, trzeba dokonać właściwego wyboru.
Jak wybrać osuszacz sprężonego powietrza?
Wybór osuszacza nie jest oczywisty. Jednym z kryteriów wyboru jest norma ISO 8573-1. Następnie należy ustalić wydajność kompresorów. Trzeba pamiętać, że rodzaj sprężarki ma znaczenie, ponieważ każda z nich generuje różne ilości par olejowych i różną temperaturę sprężonego powietrza. Dlatego często stosuje się filtry odolejające przed osuszaczami.
Osuszacze mogą pracować w określonej temperaturze otoczenia i temperaturze sprężonego powietrza. Gdy temperatura jest zbyt wysoka, urządzenie nie spełnia swojej roli, a nawet może ulec uszkodzeniu. Dokonując wyboru osuszacza, powinno się zwrócić uwagę na wydajność, spadek ciśnienia, koszty eksploatacji i zakupu oraz oczekiwany stopień osuszenia.
Wybierając osuszacz chłodniczy, trzeba zwrócić uwagę na następujące aspekty: wymagany punkt rosy, zużywana ilość sprężonego powietrza, maksymalny strumień powietrza, minimalne ciśnienie robocze, maksymalna temperatura na wlocie do osuszacza, maksymalna temperatura powietrza otaczającego, energooszczędność urządzenia, wymagane media, ilość dostępnego miejsca oraz koszt urządzenia.
Przeczytaj także: Osuszacz ziębniczy: działanie i zastosowanie
Przed dokonaniem wyboru osuszacza należy sprawdzić, jakie trzeba spełnić wymagania, a mogą być różne, zależnie od rodzaju tego urządzenia.
Wymagania instalacyjne dla różnych typów osuszaczy:
- Osuszacze chłodnicze: Przed osuszaczem trzeba zainstalować filtr odpylający, cyklon zainstalować przed tym filtrem, a za osuszaczem umieścić filtr odolejający. Należy zapewnić prawidłowe chłodzenie osuszacza.
- Osuszacze adsorpcyjne: Przed osuszaczem należy zainstalować filtr odolejający, który powinien być poprzedzony filtrem odpylającym. Za osuszaczem powinien być zamontowany filtr odpylający. Dodatkowo trzeba zapewnić odpowiednią temperaturę otoczenia.
- Osuszacze tandemowe: Przed osuszaczem powinien znajdować się cyklon. W tym przypadku również trzeba zagwarantować odpowiednią temperaturę otoczenia.
Układ chłodniczy a osuszacz sprężonego powietrza
Osuszacze kondensacyjne opierają swoje działanie na odpowiednio dopasowanym układzie chłodniczym. To trzon urządzenia, którego zasada działania umożliwia kondensację pary wodnej i obniżenie zawartości wody w sprężonym powietrzu.
Kolejnym istotnym aspektem jest sprężarka chłodnicza odpowiedzialna za przepływ czynnika chłodniczego (freonu). W czasie, gdy ciśnienie i temperatura w systemie wzrasta, sprężony gaz dociera do skraplacza, gdzie dochodzi do jego ochłodzenia i przejścia ze stanu gazowego w stan ciekły.
Następnie skroplony czynnik przepływa przez filtr freonu, którego zadaniem jest pochłanianie pary wodnej, by trafić do zaworu rozprężającego, charakteryzującego się dużą różnicą ciśnień. Czynnik ulega rozprężeniu i odparowaniu, co powoduje spadek temperatury w wymienniku ciepła.
Podczas separowanego kontaktu ciepłego sprężonego powietrza z wychłodzonym układem freonowym dochodzi do wykroplenia pary wodnej z układu sprężonego powietrza - powstały kondensat jest odprowadzany przez zainstalowany spust kondensatu.
Przeczytaj także: Zastosowanie Osuszaczy Ziębniczych
Najważniejsze czynniki w czasie pracy osuszacza sprężonego powietrza
W procesie osuszania sprężonego powietrza najważniejszy jest spadek ciśnienia oraz temperatury czynnika chłodniczego, zjawisko to oddaje ciepło w procesie parowania. Temperatura poniżej punktu rosy powoduje usunięcie nadmiaru wilgoci na ściankach parownika, co gwarantuje wymagany efekt.
Elementy konstrukcyjne osuszaczy chłodniczych
Spójrzmy na niektóre szczegóły konstrukcyjne głównych podzespołów osuszaczy chłodniczych:
- Wymiennik ciepła: Zwykle z aluminium, o zwartej, kompaktowej konstrukcji. To nierozbieralny zespół stanowiący 3 sekcje: układ współpracujących ze sobą dwóch wymienników (powietrze-powietrze i powietrze - freon) oraz komorę, w której zbierany jest kondensat. Sekcja powietrze-powietrze odbiera ciepło ze strumienia powietrza wlotowego przez powietrze opuszczające główny wymiennik powietrze-freon. Jednocześnie powietrze osuszone jest tu ponownie podgrzewane do temperatury bliskiej temperaturze wlotowej. Sekcja powietrze-freon to główny wymiennik, w którym następuje intensywny odbiór ciepła ze sprężonego powietrza za pośrednictwem czynnika chłodniczego. Efektem jest obniżenie temperatury sprężonego powietrza i kondensacja wody, która jest usuwana na zewnątrz przez komorę z drenem. W nowoczesnych osuszaczach wymiennik ma specjalnie opracowaną budowę o małych gabarytach, z kanałami obu sekcji o znacznym przekroju, lecz prowadzonymi tak, aby zapewnić maksymalnie efektywną wymianę ciepła. Integralną częścią tego zespołu jest komora na zbierający się kondensat, w której bezpośrednio do króćca wylotowego zainstalowany jest spust kondensatu. Zwykle zespół wymiennika jest jednym z najkosztowniejszych komponentów osuszacza chłodniczego, stanowiącym do 60-70% wartości całego urządzenia.
- Sprężarka czynnika chłodniczego: Element, od którego jakości i niezawodności zależy trwałość osuszacza, ale też decydujący o zużyciu energii. W mniejszych i średnich urządzeniach montowane są odpowiednio dobrane do typu czynnika chłodniczego sprężarki tłokowe, nierozbieralne i bezobsługowe. Bardziej niezawodne i wydajne energetycznie są sprężarki typu ”scroll” montowane coraz częściej w osuszaczach wiodących producentów. W przypadkach, gdy mamy zmienne zapotrzebowanie na sprężone powietrze, warto zdecydować się na osuszacz z bardziej zaawansowanym sterownikiem umożliwiającym dostosowanie wydajności i poboru mocy elektrycznej do bieżącego obciążenia, albo z wbudowanym falownikiem (z płynną regulacją prędkości obrotowej sprężarki freonu). Zwłaszcza osuszacze zwane „zmiennobrotowymi” typu „Eco” są obecnie godne szczególnej uwagi przy współpracy z kompresorami o zmiennej wydajności, gdyż pozwalają ograniczyć koszty energii aż do 50% względem urządzeń standardowych. Jest to niezwykle istotne, bowiem ok. 80% opłat związanych z siecią sprężonego powietrza to wydatki na energię elektryczną.
- Dren kondensatu: Niezwykle ważny element, od sprawnego odprowadzania skroplin zależy skuteczność działania stacji uzdatniania sprężonego powietrza. Niesprawny dren może doprowadzić do zablokowania wymiennika ciepła i jego zniszczenia. Dlatego istotne, by osuszacz był wyposażony w niezawodny, skuteczny (np. elektroniczny) i łatwy w konserwacji dren kondensatu.
- Sterownik i kontrola stanu pracy: Elementy decydujące o wygodzie i bezpieczeństwie użytkowania. Stacje osuszania wyposażone w nowoczesny, prosty w obsłudze sterownik, z czytelnym i intuicyjnym wyświetlaczem stanu i parametrów pracy jest chętniej wybierany przez użytkowników. Podczas wyboru urządzenia do uzdatniania warto też zwrócić uwagę na rodzaj elementów automatyki optymalizujących pracę obwodu czynnika chłodniczego (jak np. zawór obejściowy „tzw. hot gas valve”) czy awaryjnych wyłączników ciśnieniowych.
Zasada działania osuszacza ziębniczego
Ziębniczy osuszacz powietrza wykorzystuje układ chłodniczy do ochłodzenia sprężonego powietrza, a następnie skraplania i odprowadzania wilgoci. Oto jak ona działa:
- Powietrze nieoczyszczone wchodzi do osuszacza i otrzymuje wstępne schłodzenie przez wychodzące chłodne, suche powietrze w wymienniku ciepła powietrze-powietrze.
- Następnie jest ono dalej schładzane, wchodząc do wymiennika ciepła powietrze-czynnik chłodniczy. Tutaj jest on schładzany do około 3-4°C/40°F.
- W miarę jak powietrze chłodzi, wilgoć w nim przekształca się w krople wody. Powstający kondensat jest następnie mechanicznie oddzielany od strumienia powietrza.
- Na drodze do wylotu sprężone powietrze jest ponownie ogrzewane w wymienniku ciepła poprzez przepływ napływającego gorącego powietrza.
Dlaczego potrzebujesz osuszacza powietrza?
Ponieważ sprężone powietrze opuszczające sprężarkę jest nasycone 3 rodzajami zanieczyszczeń: wilgocią, kurzem/brudem i śladowymi ilościami oleju. Są to zanieczyszczenia, które znajdują się w powietrzu otoczenia przed jego sprężeniem. A potem są te, które są dodawane podczas procesu sprężania. W każdym przypadku zanieczyszczenia te mogą zagrozić całemu układowi pneumatycznemu, narzędziom pneumatycznym i produktom końcowym. Sama wilgoć może uszkodzić sprężarkę, silniki powietrzne i zawory, a także potencjalnie zanieczyścić produkt i wpłynąć na klientów. Korozja, zamarzanie przewodów i tworzenie się mikroorganizmów to tylko niektóre z jego szkodliwych skutków.
Technologia VSD w osuszaczach chłodniczych
Jednym z najważniejszych postępów w dziedzinie chłodniczych osuszaczy sprężonego powietrza jest wprowadzenie technologii VSD (napędu o zmiennej prędkości). Chociaż VSD jest powszechnie stosowany w sprężarkach od lat, jego zastosowanie w osuszaczach chłodniczych zmieniło efektywność energetyczną. Dzięki oszczędnościom energii do 60%, osuszacze Pneumatech VSD znacznie obniżają koszty operacyjne, jednocześnie zmniejszając wpływ na środowisko. Ich doskonały wynik TEWI pomaga firmom osiągnąć cele w zakresie zrównoważonego rozwoju.
Tabela porównawcza typów osuszaczy sprężonego powietrza
| Typ Osuszacza | Ciśnieniowy Punkt Rosy | Zalety | Wady | Zastosowania |
|---|---|---|---|---|
| Chłodniczy | +3°C do +5°C | Efektywność energetyczna, niższe wymagania konserwacyjne | Ograniczony do wyższych punktów rosy | Przemysł ogólny, gdzie nie jest wymagane bardzo suche powietrze |
| Adsorpcyjny | Poniżej 0°C | Bardzo niskie punkty rosy | Wyższe koszty eksploatacji, częstsza konserwacja | Przemysł farmaceutyczny, elektroniczny, lakiernie |
| Membranowy | Zależny od modelu | Kompaktowe, cicha praca | Ograniczona wydajność, wyższe zużycie energii | Aplikacje mobilne, laboratoria |
tags: #opfp #chłodniczy #osuszacz #zasada #działania
